Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia Revisto por Sidney Lucena (Prof. UNIRIO) Capítulo 2 Conceitos de Hardware e Software Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia

2 – Conceitos de Hardware e Software Sistema Computacional Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/1

2 – Conceitos de Hardware e Software Unidade Central de Processamento Registradores mais importantes PC (Program Counter) SP (Stack Pointer) PSW (Program Status Word) IR (Instruction Register) Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/2

2 – Conceitos de Hardware e Software Memória Principal com 64 Kbytes Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/3

2 – Conceitos de Hardware e Software Memória Principal com 64 Kbytes Tamanho das células pode variar, geralmente 1 byte Acesso à memória através do MAR e do MBR MAR (Memory Address Register) MBR (Memory Buffer Register) Se barramento de memória com n bits (idem para o MAR), endereça no máximo 2n endereços Ciclo de leitura ou gravação em 4 passos Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/4

2 – Conceitos de Hardware e Software Relação entre Dispositivos de Armazenamento Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/5

2 – Conceitos de Hardware e Software Memória Cache Alta velocidade de acesso, baixa capacidade e alto custo Uso da cache baseia-se no Princípio da Localidade Localidade espacial Localidade temporal Se dado encontrado na cache, tem-se um cache hit Se dado não encontrado na cache, tem-se um cache miss mais acesso à MP Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/6

2 – Conceitos de Hardware e Software Barramentos Processador-Memória e de E/S Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/7

2 – Conceitos de Hardware e Software Barramento Processador-Memória Barramento de Dados Barramento de Endereços Barramento de Controle Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/8

2 – Conceitos de Hardware e Software Barramento de Backplane Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/9

2 – Conceitos de Hardware e Software Barramentos Processador-Memória e de E/S Barramentos processador-memória geralmente proprietários Exemplo: PCI, da Intel Barramentos de E/S geralmente padronizados Exemplos: IDE, SCSI, SATA Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/10

2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/11

2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura RISC x Arquitetura CISC Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia CISC 2/12

2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura RISC x Arquitetura CISC Características do RISC Poucas instruções Instruções executadas diretamente pelo HW Instruções com formato fixo Poucos ciclos de máquina p/ instrução Poucos modos de endereçamento Muitos registradores Uso intensivo de pipeline Ex’s: Sun SPARC, IBM RS-6000, DEC Alpha Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/13

2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura RISC x Arquitetura CISC Características do CISC Muitas instruções Instruções executadas por microcódigo Instruções com formatos diversos Vários ciclos de máquina p/ instrução Diversos modos de endereçamento Poucos registradores Uso pouco efetivo de pipeline Ex’s: Intel Pentium, DEC VAX, Motorola 68xxx Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/14

2 – Conceitos de Hardware e Software Análise de Desempenho Métricas consideradas para a avaliação de desempenho de processadores Freqüência de clock (relativo a dado processador) Tempo para se executar um determinado programa, ou tempo de CPU = no de clocks x ciclos de clock MIPS = Millions Instructions Per Second FLOPS = Floating-Point Operations Per Second Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/15

2 – Conceitos de Hardware e Software Análise de Desempenho Benchmark Conjunto de programas executado para comparação do tempo de execução Programas escolhidos criteriosamente de acordo com a potencialidade analisada Exemplo: SPEC (System Performance Evaluation Cooperative) SPECint, SPECfp, SPEC CPU2006 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/16

2 – Conceitos de Hardware e Software Tradutor Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/17

2 – Conceitos de Hardware e Software Tradutor Interpretador: Traduz cada instrução ao longo da execução do programa, executando-as Mais lento devido à tradução interativa Compilador: Gera código executável de uma vez Execução mais rápida, instruções já num nível entendido pelo processador Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/18

2 – Conceitos de Hardware e Software Linker Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/19

2 – Conceitos de Hardware e Software Linker Gera um executável a partir de vários módulos objetos Resolve referências simbólicas entre os módulos, incluindo bibliotecas Loader Carrega na memória o programa a ser executado, fazendo relocação, e inicia sua execução Analisa o tamanho do programa e os espaços em memória para carregamento Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/20

2 – Conceitos de Hardware e Software Ativação do Sistema Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/21

2 – Conceitos de Hardware e Software Ativação do Sistema Carregamento e ativação do sistema (boot) realizado por programa localizado em bloco específico do disco (boot block) Executa programas de inicialização responsáveis pela customização e configuração de HW e SW específicos para cada ambiente Desativação (shutdown) faz com que aplicações e componentes sejam desativados de forma ordenada, garantindo integridade dos dados (p/ex: arquivos temporários) Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/22